DE696162C

DE696162C - Vielstufiges Zahnraederwechselgetriebe ohne Antriebsunterbrechung

Info

Publication number: DE696162C
Application number: DE1937A0082018
Authority: DE
Inventors: Hugo Rambausek
Original assignee: ARDELTWERKE
Current assignee: ARDELTWERKE
Priority date: 1937-02-17
Filing date: 1937-02-17
Publication date: 1940-09-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein vielstufiges Zahnräderwechselgetriebe, bei welchem zur Vermeidung von Antriebsunterbrechungen beim Übergang von einer Getriebestufe zur anderen dauernd in Eingriff befindliche und durch Überholungskupplungen einschaltbare Räderpaare Anwendung finden. Diese bekannten Getriebe finden insbesondere im Fahrzeugbau Anwendung, da hier bei

ίο Steigungen die Gefahr besteht, daß das Fahrzeug während des Umschaltvorganges dem Gefalle folgt, wenn nicht dafür gesorgt wird, daß bei der Umschaltung des Getriebes der Antrieb nicht unterbrochen wird. Die Anwendung der Überholungskupplungen setzt voraus, daß beim Einschalten einer höheren Getriebestufe die bisherige Stufe zunächst eingeschaltet bleibt und sich selbsttätig abschaltet, sobald die neue Stufe die Kraftüber-

ao tragung übernommen hat. Hieraus ergibt sich, daß bisher bei den genannten Getrieben alle Getriebestufen parallel zueinander angeordnet wurden, um bei jeder Umschaltung das Zuschalten der neuen Übersetzung zu ermöglichen. Es ist mi», bekannt, daß bei Getrieben mit vielen Stufen eine Ersparnis an Kupplungen durch eine Gruppenschaltung erzielt werden kann,.also durch die Anordnung mehrerer mehrstufiger Wechselgetriebe hintereinander. Schaltet man beispielsweise zwei dreistufige Getriebe hintereinander, so können mit insgesamt sechs Kupplungen neun Getriebestufen erzielt werden, während bei Parallelschaltung mit sechs Kupplungen nur sechs Getriebestufen zu erhalten sind. Die Hintereinanderschaltung in Gruppen stößt nun bei den bekannten Getrieben mit Überholungskupplungen zur Vermeidung von Antriebsunterbrechungen auf besondere Schwierigkeiten, da hier die Notwendigkeit besteht, in einem der Getriebe auch von einer Stufe mit hohem Übersetzungsverhältnis auf eine niedrigere Stufe zurückzugehen und gleichzeitig im anderen Getriebe eine Umschaltung vorzunehmen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Schaltanordnung für Zahnräderwechselgetriebe der genannten Art zu schaffen, bei

der einerseits die Vorteile der Anwendung von Überholungskupplungen, also die Vermeidung von Antriebsunterbrechungen, und andererseits die Vorteile der Gruppenschal tung miteinander vereinigt sind. Diesty Zweck wird nach der Erfindung durch eine solche Bemessung und Schaltanordnung der Räderpaare erreicht, daß nach einer mit der ersten Übersetzungsstufe des Gruppenrädersatzes herstellbaren aufeinanderfolgenden Stufenreihe eine Zwischenstufe durch Verbindung der Motorwelle mit der getriebenen Welle unter Umgehung des Gruppengetriebes folgt, die ebenfalls Freilaufeinrichtungen enthält, und dann erst die durch die zweite Übersetzungsstufe des Gruppenrädersatzes erziel-' bare weitere Stufenreihe, so. daß beim Einschalten der den Gruppentrieb umgehenden Verbindung die Möglichkeit zur beliebigen Umschaltung dieses Gruppentriebes ohne Kraftflußunterbrechung gegeben ist. Damit ist auch für hintereinandergeschaltete Grup pen von Getrieben die Möglichkeit gegeben, eine Kraftflußunterbrechung bei sämtlichen möglichen Umschaltungen zu vermeiden, denn jede neue Stufe kann dabei durch Zuschalten einer einzigen Kupplung· zu dem bisherigen Getriebezustand hergestellt werden.

'30 Hat jede Gruppe der hinter einandergeschalteten Getriebe mehr als zwei Stufen, so ist es ohne weiteres möglich, mehrere wahlweise benutzbare unmittelbare Verbindungen zwischen der Motorwelle und der getriebenen Welle anzuordnen, die den Gruppentrieb umgehen und deren Übersetzungsverhältnis so gewählt ist, daß jede Verbindung eine Zwischenstufe zwischen zwei Stufenreihen des Gruppengetriebes bildet. Außer den Verbitidüngen zwischen der Motorwelle und der getriebenen Welle, die den Gruppentrieb umgehen und die Zwischenstufen für die gegebenen Stufenreihen bilden, kann auch noch eine weitere derartige Verbindung zur Erzieiung der höchsten Gangstufe vorgesehen werden. Insbesondere bei einem Getriebe mit zwei Gruppenrädersätzen ergibt sich dann eine besonders zweckmäßige

Stufe I

III:

IV:

V:

VI: form der Erfindung. Es werden dann zwei den Gruppentrieb umgehende Verbindungen zwischen der Motorwelle und der getriebenen ,Welle angeordnet, die durch Kupplungen ein-,^schaltbar sind und von denen die eine zur Herstellung der Zwischenstufe zwischen den durch die Gruppenschaltung erzielbaren beiden Stufenreihen dient und von denen die andere die höchste Gangstufe, am einfachsten durch unmittelbare Verbindung der Motor-' welle mit der getriebenen Welle, herstellt. Die beschriebenen Getriebe nach der Erfindung können auch mit Vorrichtungen ausgerüstet werden, die beim Einschalten der den Gruppentrieb umgehenden Verbindung eine Mitnahme der Vorgelegewellen durch die ständig in Eingriff befindlichen Zahnräder verhindern. Hierbei wird ausdrücklich bemerkt, daß es an sich bei andersartigen Getrieben bereits bekannt ist, die Vorgelegewelle eines Zahnräderwechselgetriebes bei direktem Antrieb stillzusetzen.

Zur weiteren Erläuterung der Einzelheiten und der Vorteile der Erfindung ist in der Zeichnung die Erfindung durch zwei schematische Ausführungsbeispiele dargestellt.

Bei Abb. 1 handelt es sich um ein Getriebe mit sieben Getriebestufen, welches durch Hintereinanderschaltung eines zweistufigen und eines dreistufigen Getriebes und durch Zufügung einer weiteren Stufe zur Umgehung der beiden Teilgetriebe entstanden ist. Die Motorwelle, also die treibende Welle des zweistufigen Getriebeteiles, ist mit in bezeichnet. Den getriebenen Teil dieses ersten Gruppenrädersatzes bildet die Vorgelegewelle v, welche gleichzeitig die treibende Welle des zweiten dreistufigen Getriebeteiles ist, dessen getriebene Welle mit α bezeichnet und gleichachsig zur Welle m angeordnet ist. Die in dem Getriebe befindlichen Überholungskupplungen sind durch Rechtecke mit der Bezeichnung ü angedeutet, die einfachen Schaltkupplungen durch ähnliche Rechtecke mit der Bezeichnung k. Die Zahnräder sind mit arabischen Ziffern bezeichnet. Die in dem Schema dargestellte Getriebeanordnung ermöglicht die folgenden Schaltungen:

Kraftfiußw — 1 — 2 — » — 3 — 4—V m —1 — 2— v — 5 — 6 — am — l—2 — ν — 7— 8 — a· m — Kupplung g — a (direkter Gang) ·

m —10 — 11 — ν — 3—-4-— α· ^Χ15

υ — 5 — 61 — α ·

Ausführungs-

IO II

- VII: m —10 —11—υ — η — 8 — α·

Beim Umschalten auf eine der Stufen II und III tritt jedesmal die Überholüngseinrichtung in der Kupplung der vorhergehenden Stufe in Tätigkeit, die Umschaltung geschieht also in der üblichen Weise. Die Neuerung liegt in erster Linie in der besonderen Anordnung der Zwischenstufe IV. Die durch diese Stufe hergestellte Verbindung weist

eine solche Schaltung auf, daß dabei weder die Kupplung am Zahnrad 2 noch die Kupplung am Zahnrad 11 zur Kraftübertragung herangezogen wird; es handelt sich also um eine Zwischenstufe unter Umgehung der Gruppenschaltung. Beim Einschalten der Kupplung 9 tritt die Überholungseinrichtung am Zahnrad 7 in Tätigkeit und damit ist die Vorgelegewelle ν an der Kraftübertragung

»o nicht mehr beteiligt. Es können also jetzt die. beiden Schaltkupplungen k in beliebiger Weise betätigt werden. Beim Weiterschalten auf die Stufe V wird also zunächst die Kupplung am Zahnrad 2 ausgeschaltet und am Zahnrad 11 eingeschaltet, wodurch die neue Schaltung vorbereitet wird; ein Zuschalten der Überholungskupplung am Zahnrad 3 bewirkt dann den Stufenwechsel, wobei die Überholungseinrichtung an der Kupplung 9 wirksam wird. Die letzten beiden Stufen VI und VII werden dann wieder in bekannter Weise durch Zuschalten der Kupplungen an den Zahnrädern 5 und 7 eingeschaltet. Durch die neue Anordnung wird also erreicht, daß zum Schalten von sieben Getriebestafen nur vier Uberholungskupplungen und zwei Schaltkupplungen einfacher Bauart im gesamten Getriebe benötigt werden. Es wird also nicht nur eine Ersparnis an Zahnrädern 'und dadurch eine Platzersparnis erreicht, sondern auch eine wesentliche Ersparnis an Überholungskupplungen; da die Überholungseinrichtung beträchtliche Herstellungskosten erfordert, ergibt sich also bei der neuen An-Ordnung auch eine wesentliche Kostenersparnis.

Zu bemerken ist noch, daß die Anordnung der Zwischenstufen zwischen den Stufenreihen der Gruppenschaltung nicht ausschließlich' durch eine unmittelbare Verbindung der Wellen m und α herstellbar ist. Es ist nicht immer erwünscht, daß die Zwischenstufe zwischen diesen beiden Wellen das Übersetzungsverhältnis ι : ι herstellt. Die Verbindung kann auch ohne weiteres durch ein besonderes Getriebe, beispielsweise durch eine w'eitere Vorgelegewelle, erfolgen. Ein Beispiel hierfür ist in Abb. 2 dargestellt.

Bei dem Beispiel nach Abb. 2 handelt es sich um ein Getriebe mit acht Stufen unter Verwendung einer Gruppenschaltung mit einem dreistufigen und einem zweistufigen Teilgetriebe, wobei die Gruppenschaltung sechs Getriebestufen liefert, während außerdem noch eine Zwischenstufe zwischen den beiden Gruppenreihen und eine direkte Verbindung zwischen der Motorwelle und der getriebenen Welle als höchste Stufe vorgesehen ist. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Überholungskupplungen im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in dem unmittelbar an die Motorwelle m anschließenden Getriebeteil angeordnet, und es¹ ist ferner noch eine Einrichtung vorgesehen, um die Vorgelegiewelle und die zugehörigen Zahnräder vollkommen stillzusetzen, wenn sie nicht zur Kraftübertragung; herangezogen ₍ werden.

Aus dem Schaltbilde'ergibt sich der Verlauf der Kraftübertragung bei den einzelnen Stufen in der folgenden Weise:

Stufe I: m — 1 — 2 — υ — 7 — 8 — α· * II: m — 3 — 4 — ν,— 7 — 8 — α· III: m —-5 — 6 — ν — η — 8 — α · IV: m —-.9 — ^Ι0 — ν¹ — ττ —12 — α·

V: m — ι — 2 — υ —13 — ΐ4 — «· VI: W—-3 — 4-rfl — ^Χ3 — *4 — ^α VII: m — 5 —-6 — ν —13 —14 — « · VIII: m — Kupplung 15 ·—α (direkter Gang)

Die beiden Stufengruppen I bis III und V bis VII der Gruppenschaltung sind also erfindungsgemäß durch eine Zwischenstufe getrennt, welche eine Mitbenutzung der Vorgelegewelle ν vermeidet, so daß während der Einschaltung dieser Zwischenstufe IV die Umschaltkupplung zwischen den Rädern 7 und 13 ohne weiteres betätigt werden kann.

Es ist nun erwünscht, daß die Kupplungen an den Rädern 7 und 13 betätigt werden können, ohne daß diese Räder dabei zwangsläufig mit einer bestimmten Geschwindigkeit umlaufen. Zu diesem Zweck sind an" den Rädern 8 und 14 Freilauf einrichtungen angebracht, die in der Zeichnung durch ein Viereck mit der Bezeichnung / angedeutet sind. Diese Freilaufeinrichtungen wirken in dem Sinne, daß zwar ein Antrieb von der Welle ν ti ο auf die Welle α zwangsläufig erfolgen kann, daß jedoch die Welle α nicht von sich aus die Zahnräder auf der Welle ν anzutreiben vermag. Die Anbringung der Freilaufeinrichtungen erleichtert nicht nur die Betätigung 115 ' der Kupplungen an den Rädern 7 und 13, sondern bewirkt auch eine Stillsetzung der Vorgelege ν beim Einschalten der höchsten Getriebestufe VIII. Bei dieser höchsten Getriebestufe würde die Vorgelegewelle ν eine sehr hohe Geschwindigkeit erhalten, die erfahrungsgemäß zu einer hohen Reibungs-

Claims

arbeit und damit zu beträchtlichen Erwärmungen des Ölbades führen könnte. Selbstverständlich kann auch die Vorgelegewelle v¹ beim Betriebe mit der höchsten Stufe in der gleichen Weise abgeschaltet werden, indem am Zahnrad 12 ebenfalls eine Freilaufeinrichtung angeordnet wird. Die Freilaufeinrichtungen können in bekannter Weise blockierbar ausgeführt werden; die Blockier einrichtung würde in Tätigkeit gesetzt werden, wenn es erforderlich ist, den Motor als Bremse für die getriebene Welle« zu benutzen. Zu der Abb. 2 ist noch zu bemerken, daß die Vorgelegewelle v¹ auch als Hohlwelle ausgeführt und auf der Vorgelegewelle ν gelagert werden kann, woraus sich ein besonders einfacher Aufbau des gesamten Getriebes ergeben würde.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung lassen sich aus der Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele ohne weiteres ableiten. Es ist also möglich, den Erfindungsgedanken bei jedem beliebigen Getriebe mit Überholungsschaltung durchzuführen, bei welchem eine Gruppenschaltung zur Anwendung gelangt, also beispielsweise ist eine "Anwendung auch bei Getrieben möglich, bei denen mehr als zwei Gruppen hintereinandergeschaltet sind; ebenso ist die Stufenzahl der einzelnen Gruppen beliebig vermehrbar. Die Getriebe können auch mit einem oder mehreren Rückwärtsgängen ausgerüstet sein. Die Rückwärtsgänge sind in den Zeichnungen lediglich der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Besonders geeignet ist die neue Anordnung für die Anwendung bei Kraftfahrzeugen, welche abwechselnd als Straßenfahrzeuge und als Geländefahrzeuge benutzt werden sollen· Derartige Fahrzeuge benötigen Getriebe mit einer besonders hohen Stufenzahl, so daß sich hier die Ersparnisse an der Zahl der Räder und der Zahl der Kupplungen besonders stark auswirken. Würde beispielsweise ein Getriebe nach Abb. 2 für ein derartiges Fahrzeug verwendet werden, so wäre es zweckmäßig, die Getriebestufe IV als höchste Getriebestufe für den Geländebetrieb und die Getriebestufe VIII als höchste Stufe für den Straßenbetrieb auszubilden. In beiden Fällen würde bei der jeweils höchsten Stufe, also bei der erfahrungsgemäß am meisten, beanspruchten Stufe., die Vdrgelegewelle ν vollkommen ausschaltbar sein, so daß bei diesen Stufen im Getriebe die geringste Reibungsarbeit auftritt.

■ Patentansprüche:

ι . Vielstufiges Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahrzeugen, mit dauernd in Eingriff befindlichen und durch Überholungskupplungen unter Vermeidung von Antriebsunterbrechungen geschalteten Räderpaaren, bei dem die gleichen Überholungskupplungen durch eine Gruppenumschaltung zum Schalten verschieden hoher Übersetzungsstufen dienen, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung und Schaltanordnung der Räderpaare, daß nach einer mit der ersten Übersetzungsstufe (1 — 2 nach'Abb. 1) des Gruppenrädersatzes aufeinanderfolgenden Stufenreihe eine Zwischenstufe durch eine Verbindung (9) der Motorwelle (m) mit der getriebenen Welle (α) unter Umgehung des Gruppengetriebes folgt, die ebenfalls Freilaufeinrichtungen enthält, und dann erst die durch die zweite Übersetzungsstufe (to—11 nach Abb. 1) des Gruppenrädersatzes erzielbare weitere Stufenreihe, so daß beim Einschalten der den Gruppentrieb umgehenden Verbindung (9) die Möglichkeit zur beliebigen Umschaltung dieses Gruppentriebes ohne Kraftflußunterbrechung gegeben ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von zwei den Gruppentrieb umgehenden Verbindungen (9, 10, 11, 12 und 15 nach Abb. 2) zwischen der Motorwelle (m) und der getriebenen Welle (»), die durch Kupplungen (m und k) einschaltbar sind und von denen die eine (9, 10, 11, 12) zur Herstellung der Zwischenstufe zwischen den durch den Gruppenrädersatz erzielbaren beiden Stufenreihen dient und von denen die andere (15) die höchste Gangstufe,

z. B. durch unmittelbare Verbindung der Motorwelle (m) mit der getriebenen Welle (a), herstellt.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe mit Vorrichtungen ausgerüstet ist, welche beim Einschalten der den Gruppentrieb umgehenden Verbindungen eine Mitnahme der Vorgelegewellen (v bzw. v^l) durch die ständig in Eingriff befindlichen Zahnräder, z. B. unter Verwendung blockierbarer Freilauf einrichtungen (/), verhindern, iiö

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen